研究人员通过注入火山岩将二氧化碳(CO2)转化为固体岩石玄武岩用加压液态二氧化碳冲击岩石,让自然化学反应引发转变。
这项技术需要两年的时间才能实现,为科学家们提供了另一种捕获和储存人类过量二氧化碳的选择。抽入大气中– 有一天可能会扩大规模,以消除循环中的大量碳。
该研究由美国能源部太平洋西北国家实验室 (PNNL) 的一个团队进行,并建立在在冰岛进行了类似的实验今年早些时候,该公司将二氧化碳溶解在水中并将其注入玄武岩地层中。
在最新的研究中,使用了未稀释的二氧化碳,并且一次性储存了更多的二氧化碳:1,000吨液态二氧化碳。
PNNL 团队已经证明化学反应可能发生在实验室条件下,但直到现在,他们还不知道在现实世界中反应需要多长时间。
“现在我们知道这种矿物捕集过程可以非常快地发生,这使得在这些地层中储存二氧化碳变得安全,”研究员皮特·麦格雷尔说。 “我们现在知道,在短时间内,二氧化碳将被永久捕获。”
在实地研究中,研究人员将液态二氧化碳注入华盛顿州瓦卢拉镇附近地下约 900 米(2,952 英尺)的硬化熔岩流中。
在这个深度,包括钙、铁和镁在内的矿物质构成了玄武岩地层的一部分。这些矿物质变得不稳定,然后在二氧化碳产生的酸性条件下溶解。
溶解的矿物质与二氧化碳反应形成碳酸盐材料铁白云石,这类似于石灰石,并与玄武岩结合。
您可以看到上图所示示例中由白色区域标记的最终结果。
将二氧化碳转化为岩石的同时这不是一个新主意,科学家们是努力制定流程更快、更高效——正如最初的估计预测的这些反应可能需要数千年的时间。
玄武岩遍布世界各地,包括北美和冰岛,这就是该技术可以成为处理过量二氧化碳的有效方法的原因之一。
但在我们对将所有多余的碳输送到地下感到兴奋之前,仍有一些问题需要解决。
捕获碳仍然相对昂贵,科学家们不确定这些实验最终会扩大规模,特别是随着越来越多的现有玄武岩地层变成碳酸盐。
接下来的问题是如何准确测量玄武岩实际提供的存储容量。
科学家最近发现,我们对另一种碳储存方法——土壤吸收和储存二氧化碳的自然能力——的计算是高估了高达 40%。
因此,在宣布我们对碳的所有担忧之前,我们需要等待进行进一步的测试,但这是一个有前途的研究领域,它给我们带来了一个难以超越的最终结果:二氧化碳以安全和固体的形式存在于地下深处。地面,不会对其造成任何伤害大气层或海洋。
“[二氧化碳]不会泄漏,它没有地方可以去,它会回到坚硬的岩石,”麦格雷尔解释道。 “没有比这更安全或更永久的存储机制了。”
研究结果发表于环境科学与技术通讯。